| 研究課題/領域番号 |
26420305
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
武田 正典 静岡大学, 工学部, 講師 (80470061)
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| 研究分担者 |
小嶋 崇文 国立天文台, 大学共同利用機関等の部局等, 助教 (00617417)
島影 尚 茨城大学, 工学部, 教授 (80359091)
牧瀬 圭正 国立研究開発法人情報通信研究機構, その他部局等, 研究員 (60363321) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | カイネティックインダクタンス / 超伝導コプレーナ線路 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，低消費電力テラヘルツ帯低雑音増幅器の実現に向け，進行波型超伝導パラメトリック増幅器の開発を行っている．平成26年度及び27年度の2年間でマイクロ波帯でのデバイス設計技術及び作製技術の確立を計画している．
平成26年度のポンプ波電流による超伝導カイネティックインダクタンス非線形性の理論計算及び実験結果に基づき，本年度は強いカイネティックインダクタンスを得るため超伝導膜の極薄膜化，細線化及び長距離化を目指した．超伝導窒化ニオブチタン(NbTiN)を用いたスパイラル型コプレーナ線路（厚さ30nm，幅2um，CPWギャップ2um，線路長0.8m）を設計し，マスクレス描画装置を用いて20mm角MgO基板上に作製した．描画寸法と基板寸法が同じであるため基板周辺部にレジストバンプの発生やレジスト残渣の問題が生じていたが，描画条件の最適化や酸素プラズマによるアッシング等を行うことで，均一な線路パターンを作製することに成功した。作製したデバイスの増幅器利得を測定するための筐体設計も完成しており，平成28年度に増幅器利得を測定する予定である．
また増幅器の高温動作に向け，高温超伝導体YBCO薄膜を用いた細線構造を有する伝送線路作製を行った．MgO基板上に線路幅6um，膜厚200nm，長さ1cmのYBCO薄膜線路は比較的歩留りよく作製できており，超伝導転移温度85K及び臨界電流密度0.1MA/cm^2の超伝導特性が得られている．今後，さらなる細線化や長距離化のための作製プロセスを検討するとともに，YBCO薄膜のカイネティックインダクタンス非線形性の評価を行う予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成27年度は，①デバイス設計，②デバイス作製技術の確立を計画目標に挙げた．項目①については，平成26年度に評価した超伝導物性値を用いパラメトリック増幅器設計を行った．また性能評価に必要な筐体なども設計している．項目②については，長さ0.8mの長い超伝導コプレーナ線路の作製に関しては成膜時やレジスト塗布時の不純物の混入により断線等も見られることもあるが、作製プロセスはほぼ確立できている．以上から，全体としておおむね順調に進展していると評価した．
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| 今後の研究の推進方策 |
作製した進行波型超伝導パラメトリック増幅器の増幅器性能を評価する．またその測定結果を基に，テラヘルツ帯動作への拡張を検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
デバイス作製のためのフォトマスク作製費に充てるためであったが，マスクレス描画装置の利用が可能になりフォトマスクの作製が必要でなくなったため，次年度使用額が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
繰り越しした助成金は，マスクレス描画装置使用料及び描画条件出しのための基板代に充てる．
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